[PYTHON] Le monde des livres d'ingénierie de contrôle

Bonjour.

watawatavoltage. Dans cet article, je voudrais écrire sur le monde des livres liés à l'ingénierie de contrôle. Cet article est un type d'article qui est mis à jour de temps en temps plutôt que d'être publié dans un état terminé. Dans "Introduction", j'expliquerai pourquoi j'écris un tel article. Si vous écrivez un livre que vous aimeriez que nous introduisions dans la section des commentaires, nous le refléterons au besoin. Merci de votre coopération.

introduction

N'avez-vous pas une telle expérience?

――Je ne connais pas le livre de ce contrôle! !! ―― Pourquoi cette formule est-elle comme ça! !! «Le professeur a dit:« Cherchez le contrôle XX », mais où l'écrivez-vous? !! ――Où cette cérémonie a-t-elle été écrite? ?? ――Y a-t-il un livre recommandé pour la conférence ronde? ?? ――Je veux comprendre du programme ~~ ――Puis-je acheter ce livre ~

Je pense qu'il n'y a pas de fin à de telles choses (j'ajouterai des bulletins à tout moment. J'accepterai également les commentaires).

J'ai toujours vécu ce qui précède.

Par conséquent, le désir suivant est né.

"Si vous avez des questions, combien de pages de ce manuel dois-je consulter?"

Je pense qu'il y a des choses comme «il est important de chercher», «l'idée que vous n'avez pas cette capacité», «en fait cet enseignant a cette capacité», et «n'achetez pas de livres, pensez par vous-même».

Cependant, il a été rejeté parce que c'était difficile. Je pense plutôt qu'il est nécessaire d'écrire une carte (le monde des livres d'ingénierie de contrôle) qui classifie et organise avec précision de nombreux manuels d'ingénierie de contrôle pour chaque domaine et ce qui est écrit et ce qui ne l'est pas.

D'après mon expérience, je pense que de nombreuses personnes dans le domaine de l'ingénierie de contrôle sont assez intelligentes.

Par conséquent, je pense qu'il y a une opinion qu'une telle carte n'est pas nécessaire, mais d'un autre côté, je pense qu'il est important d'abaisser le seuil de contrôle des débutants et de contrôler les gens occasionnels.

Tout d'abord, je voudrais préparer une carte autour du contrôle classique et du contrôle moderne.

Le monde des livres lié au "contrôle classique / contrôle moderne"

Tout d'abord, je voudrais commencer par ce livre, qui est un sujet brûlant ces jours-ci.

Introduction à l'ingénierie de contrôle avec Python

** Contenu du livre **

Il est rédigé en douceur et de manière exhaustive, du contrôle classique aux bases du contrôle moderne. Recommandé pour les débutants en contrôle. Il gère également des commandes avancées telles qu'une commande robuste et une commande numérique. La plupart des manuels de contrôle jusqu'à présent peuvent être appris avec le code source de MATLAB. D'autre part, dans ce livre, comme son titre l'indique, vous pouvez étudier l'ingénierie de contrôle avec Python, qui est l'un des langages de programmation. Aussi, j'explique le contrôle en imbriquant des personnages de filles mignonnes. De tels livres d'ingénierie de contrôle n'ont jamais existé et sont récents.

** Impressions de tension watawata **

--Python est l'un des nombreux langages de programmation artificiels utilisés dans des domaines centrés sur l'apprentissage automatique. Les personnes qui utilisent toujours l'apprentissage automatique peuvent utiliser l'ingénierie de contrôle immédiatement. L'utilisation de Python est gratuite, vous pouvez donc rapidement essayer des échantillons d'ingénierie de contrôle sans avoir à acheter un logiciel payant comme MATLAB.

• Je n'ai jamais vu une explication de l'ingénierie de contrôle utilisant des personnages féminins ou des personnages Moe. Il s'agit d'un dispositif pour réduire l'obstacle de l'ingénierie de contrôle. ――D'un autre côté, en raison de l'utilisation de nombreuses explications des caractères Moe et des bases visuelles, le contenu de l'ingénierie de contrôle est plus mince que d'autres livres (de nombreuses parties sont omises). Cependant, les principaux points sont clairement expliqués, ce qui est suffisant pour comprendre l'ingénierie de contrôle. De plus, le site de Minami-sensei indique clairement les parties omises et vous guide pour apprendre immédiatement avec d'autres livres. Vous pouvez également apprendre de la vidéo de l'ingénierie de contrôle en tant que M. Minami lui-même système de contrôle Youtuber. --Watawatavoltage pense que les possibilités de Python x Moe Chara x Control Engineering sont infinies. C'est aussi un tournant dans l'industrie du contrôle, et si cette tendance est mise à profit, c'est une excellente opportunité de diffuser l'ingénierie du contrôle aux jeunes partout au Japon. watawatavoltage souhaite également suivre activement cette tendance.

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 Qu'est-ce que le contrôle? 1.1 Contrôle autour de vous 1.2 Contrôle de rétroaction 1.3 Rôle de l'ingénierie de contrôle 1.4 Aperçu de ce manuel

Chapitre 2 Principes de base de Python 2.1 Construction de l'environnement Python 2.2 Comment utiliser Jupyter Notebook 2.3 Bases de Python 2.4 Modules utilisés dans ce manuel

Chapitre 3 Modèle de contrôle 3.1 Représentation du système dynamique 3.2 Modèle de fonction de transfert 3.3 Modèle d'espace d'états 3.4 Schéma fonctionnel

Chapitre 4 Comportement des objets contrôlés 4.1 Réponse temporelle 4.2 Réponse temporelle du modèle d'espace d'états 4.3 Stabilité 4.4 Relation entre les pôles et le comportement 4.5 Réponse en fréquence

Chapitre 5 Conception du système de contrôle axée sur le système en boucle fermée 5.1 Spécifications de conception du système en boucle fermée 5.2 Contrôle PID 5.3 Contrôle à 2 degrés de liberté 5.4 Réglage du gain par la méthode de sensibilité limite 5.5 Réglage du gain par la méthode de correspondance de modèle 5.6 Contrôle de retour d'état

Chapitre 6 Conception du système de contrôle axée sur le système en boucle ouverte 6.1 Spécifications de conception du système en boucle ouverte 6.2 Contrôle PID 6.3 Compensation avance / retard de phase

Chapitre 7 Conception du système de contrôle avancé 7.1 Commande de rétroaction de sortie à l'aide d'un observateur 7.2 Contrôle robuste 7.3 Montage numérique

Supplément mathématique en annexe A.1 Nombre complexe A.2 Conversion de Laplace A.3 Valeurs propres quantiques et vecteurs propres

Vient ensuite ce livre

Introduction au contrôle des commentaires

** Contenu du livre **

Ce livre est la bible de la route royale du contrôle classique. Il est recommandé pour ceux qui sont nouveaux dans le contrôle et qui étudient le contrôle, et ceux qui utilisent le contrôle PID dans une entreprise. Il explique ce qu'est le contrôle et explique l'importance du contrôle par rétroaction. De plus, il est facile de se faire une idée de ce à quoi l'ingénierie de contrôle peut être appliquée en raison des formules mathématiques de divers systèmes dynamiques. En outre, il existe des contrôles plus avancés tels que le contrôle robuste et le contrôle à 2 degrés, ce qui est un livre très utile. Il couvre également la méthode de réglage du gain utilisée pour le contrôle PID.

** Impressions de tension watawata **

«Je pense que le contrôle de rétroaction est célèbre en matière de contrôle, mais dans ce livre, il est bon d'expliquer pourquoi le contrôle de rétroaction devrait être utilisé et pourquoi le contrôle de rétroaction seul n'est pas suffisant. J'ai senti que j'étais très proche des débutants en contrôle. ――L'explication de la fonction de transfert, qui est la base des bases du contrôle, comment dessiner un schéma de principe et la conversion équivalente sont écrites fermement.

• Il est bon d'expliquer la stabilité robuste à l'aide d'un exemple.
• Dans de nombreux cas, le problème peut être résolu immédiatement en se référant à ce livre plutôt que de frapper un site ou un livre d'ingénierie de contrôle médiocre.
• Un des auteurs site de M. Fujita a un résumé de chaque chapitre de ce livre et une explication détaillée des exercices. ing. Si vous combinez cela, vous pouvez faire exploser votre vitesse d'étude.

** Contenu de ce manuel **

1. Introduction 1.1 Qu'est-ce que le contrôle? 1.2 Configuration standard et objectif de contrôle du système de contrôle 1.3 Avantages et défis du contrôle du feedback 1.4 Structure de ce manuel

2. Expression du système dynamique 2.1 Système dynamique 2.1.1 Système dynamique linéaire 2.1.2 Linéarisation du système 2.2 Fonction de transfert 2.3 Schéma fonctionnel Problème de pratique

3. Réponse transitoire et stabilité du système dynamique 3.1 Réponse impulsionnelle et réponse échelonnée 3.2 Réponse du système primaire 3.3 Réponse secondaire 3.4 Pôle / point zéro et réponse transitoire 3.4.1 Pôle et réponse impulsionnelle 3.4.2 Pôle représentatif 3.4.3 Lorsqu'il y a un point zéro 3.5 Stabilité du système dynamique 3.5.1 Stabilité 3.5.2 Méthode de détermination de la stabilité de Rous 3.5.3 Cas particulier de la méthode Rouse 3.5.4 Méthode de détermination de la stabilité des bits complets Problème de pratique

4. Caractéristiques du système de contrôle par rétroaction 4.1 Caractéristiques de sensibilité 4.1.1 Sensibilité aux changements de paramètres 4.1.2 Sensibilité aux perturbations 4.2 Caractéristiques stables 4.2.1 Écart constant par rapport à la valeur cible 4.2.2 Déviation constante contre les perturbations 4.3 Trajectoire racine 4.3.1 Quelle est la trajectoire racine? 4.3.2 Nature de la trajectoire racine Problème de pratique

5. Réponse en fréquence 5.1 Réponse en fréquence et fonction de transmission 5.2 Locus vectoriel 5.2.1 Système d'intégration 5.2.2 Système primaire 5.2.3 Système secondaire 5.3 Schéma de la carte 5.3.1 Système d'intégration 5.3.2 Système primaire 5.3.3 Système secondaire 5.4 Propriétés du diagramme de carte 5.4.1 Gain et phase dans le système de phase minimum 5.4.2 Avantages du diagramme de carte Problème de pratique

6. Stabilité du système de contrôle par rétroaction 6.1 Stabilité interne du système de rétroaction 6.2 Méthode de détermination de la stabilité de Nyquist 6.3 Marge de gain, marge de phase Problème de pratique

7. Analyse de la robustesse du système de contrôle par rétroaction 7.1 Incertitude et robustesse 7.1.1 Incertitude du modèle 7.1.2 Description de l'incertitude 7.2 Stabilité robuste 7.3 Robustesse des performances de contrôle 7.3.1 Performances nominales 7.3.2 Performances robustes Problème de pratique

8. Méthode de conception du système de contrôle de rétroaction 8.1 Procédure de conception et évaluation des performances 8.1.1 Procédure de conception du système de contrôle 8.1.2 Évaluation des performances du système de commande en fonction de la réponse en fréquence 8.2 Conception du système de contrôle par compensation PID 8.2.1 Compensation PI 8.2.2 Compensation PD 8.2.3 Compensation PID 8.2.4 Réglage PID 8.3 Conception du système de contrôle par compensation du retard de phase 8.3.1 Mise en forme de boucle 8.3.2 Compensation du retard de phase 8.3.3 Compensation d'avance de phase 8.3.4 Compensation du retard d'avance de phase Problème de pratique

9. Système de contrôle à 2 degrés de liberté 9.1 Rôle du feed forward et du feedback 9.2 Structure du système de contrôle à 2 degrés et méthode de conception 9.3 Expression des paramètres du contrôleur de stabilisation 9.4 Sélection libre des paramètres par commande H∞ 9.4.1 Norme H∞ et spécifications de conception 9.4.2 Détermination des paramètres Problème de pratique

appendice A.1 Nombre complexe A.2 Conversion de Laplace A.2.1 Définition et propriétés de base de la conversion de Laplace A.2.2 Conversion de Laplace des fonctions de base A.3 Conversion de Laplace inversée

Citation / Référence Réponses aux exercices indice

Ingénierie de contrôle facile à comprendre par MATLAB / SIMULINK

** Contenu du livre ** Ce livre se concentre sur le contrôle classique. Il s'agit d'un livre achevé par l'auteur, le professeur Kawada, qui a réorganisé le contenu de ses conférences et le matériel qu'il a fabriqué lorsqu'il a mené des expériences d'étudiants. Le chapitre contient toujours un ensemble de théorie du contrôle et d'exercices utilisant MATLAB / SIMULINK. En d'autres termes, vous pouvez d'abord apprendre la théorie du contrôle à travers des conférences en classe (papier et crayon), puis vous pouvez réellement expérimenter le contrôle grâce à des exercices de programmation. En particulier, le chapitre 5 explique le contrôle PID en utilisant le bras d'entraînement vertical comme exemple, afin que vous puissiez apprendre la théorie et l'application pratique de l'ingénierie de contrôle en même temps. De plus, le chapitre 8 comprend une petite explication du contrôle moderne.

** Impressions de tension watawata ** ―― Je pense que c'est un pionnier des livres où vous pouvez apprendre à la fois la théorie et le programme qui sont devenus populaires ces dernières années (veuillez nous le faire savoir dans les commentaires s'ils sont différents). ―― Puisque la partie théorie du contrôle et la partie programmation sont écrites séparément, je pense qu'il est facile d'étudier chaque partie. En outre, il a donné une conférence sur la façon d'utiliser SIMULINK à partir des bases, donc je pense que ce sera bien pour les utilisateurs qui utilisent le contrôle avec SIMULINK. ―― La commande moderne du chapitre 8 a un petit nombre de pages, mais elle couvre tout, de la représentation de l'espace d'état à la conception du système d'asservissement utilisant le régulateur optimal. ――Il est bon de mettre l'utilisation de base de MATLAB en annexe et d'écrire l'explication de la sortie graphique (je me suis demandé comment utiliser le graphique). ――Ce livre est recommandé aux débutants.

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 Introduction Chapitre 2 Modèle de système dynamique Chapitre 3 Caractéristiques transitoires et stationnaires de la fonction de transfert Chapitre 4 Analyse / conception du système de contrôle dans la zone s Chapitre 5 Conception du système de contrôle dans la zone s (contrôle PID) Chapitre 6 Caractéristiques de fréquence de la fonction de transfert Chapitre 7 Analyse / conception du système de contrôle dans la région de fréquence Chapitre 8 Pour ceux qui apprennent davantage l'ingénierie de commande

Introduction au contrôle moderne par MATLAB / Simulink

** Contenu du livre ** Ce livre a été écrit par le professeur Kawada. Ce livre est une suite de l'ingénierie de contrôle facile à comprendre de MATLAB / SIMULINK expliquée ci-dessus. L'explication du contrôle moderne a été écrite au chapitre 8 du livre, mais comme il ne s'agissait que d'un chapitre, ce n'était qu'une brève explication de l'utilité du contrôle moderne. Dans ce livre, huit chapitres sont expliqués depuis la représentation de l'espace d'état du système jusqu'à la commande utilisant le régulateur optimal. De plus, l'apprentissage qui combine la théorie du contrôle et les exercices de programmation utilisant MATLAB est bien vivant, et le même flux que dans le livre précédent peut être étudié. En outre, le chapitre 9 décrit la conception du système de contrôle à l'aide de l'investigation de matrice linéaire (LMI).

** Impressions de tension watawata **

• Puisque la partie programmation est colorée, elle est plus facile à voir que le livre précédent. ――Il y a peu de livres pour apprendre le contrôle moderne en programmant avec MATLAB, donc je pense que cela sera utile (peut-être que je ne sais tout simplement pas).
• Je suis heureux que le chapitre 9 décrit la conception du système de contrôle à l'aide de LMI. Il peut s'agir d'un dispositif qui explique le contrôle avancé dans le dernier chapitre pour intéresser les étudiants au contrôle (spéculation totale). ――En plus de la spéculation ci-dessus, puisque l'auteur est le même, il s'agit en fait d'une structure en trois parties d '«ingénierie de contrôle facile à comprendre par MATLAB / SIMULINK-> introduction au contrôle moderne par MATLAB / SIMULIK-> ingénierie de contrôle par pendule inversé». Je suis ravi d'avoir ces livres entre mes mains (quel enfer).

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 De la théorie du contrôle classique à la théorie du contrôle moderne Chapitre 2 Représentation de l'espace d'état du système Chapitre 3 Réponse temporelle du système linéaire Chapitre 4 Contrôle par retour d'état Chapitre 5 Conception du système servo Chapitre 6 Commentaires d'observateur et de sortie Chapitre 7 Théorie de la stabilité de Riapnov Chapitre 8 Régulateur optimal Chapitre 9 Conception du contrôleur basée sur LMI

Théorie du contrôle du système linéaire

** Contenu du livre ** Ce livre est un manuel axé sur le contrôle moderne. Tout d'abord, l'histoire du contrôle est introduite, puis le modèle mathématique du système est expliqué. Après avoir supprimé les bases des mathématiques, le contenu de la théorie du contrôle moderne est expliqué. Par rapport à d'autres livres, la signification des formules et le développement des formules sont expliquées plus attentivement, ce qui est très utile. En outre, le début du chapitre est caractérisé par l'introduction des citations de grands hommes actifs dans le domaine de la science et de grands hommes dans le domaine du contrôle. De plus, lorsque le nom d'une personne apparaît dans le texte, un portrait de cette personne est affiché, donc il y a beaucoup d'explications supplémentaires, "Est-ce la méthode que cette personne a pensé?" C'est un joli livre pour moi.

** Impressions de tension watawata ** «J'aime les livres spécialisés qui contiennent de nombreuses explications supplémentaires et présentent des personnes formidables.

• Le calcul est écrit correctement.
• La signification et la position de la formule sont écrites correctement. D'autre part, l'explication de ce livre semble difficile, il peut donc être bon d'étudier en combinaison avec d'autres livres.

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 Introduction Chapitre 2 Modèles mathématiques de systèmes dynamiques Chapitre 3 Calculs vectoriels et matriciels Chapitre 4 Résolution des équations d'état du système Chapitre 5 Stabilité du système Chapitre 6 Contrôlabilité et observabilité Chapitre 7 Régulateurs et observateurs Chapitre 8 Contrôle optimal

Théorie du contrôle moderne

** Contenu du livre ** Ce livre est écrit avec un accent sur le contrôle moderne. Il comporte également un chapitre qui explique le contrôle robuste. Le manuel Control Engineering est recommandé pour ceux qui souhaitent étudier dur.

** Impressions de tension watawata ** ――Comme l'explication est précise, c'est un livre recommandé pour ceux qui recherchent la rigueur mathématique. ――Dans le chapitre expliquant le contrôle robuste, l'explication de la signification du contrôle robuste et de l'erreur de modèle est simplifiée, il semble donc préférable de lire un autre livre sur ce point.

• Si vous êtes nouveau dans le contrôle, vous devriez vous référer à un autre livre facile à écrire.

** Contenu de ce manuel **

1. Introduction à la théorie du contrôle moderne

2. Équation des états 2.1 Représentation de la variable d'état et de l'équation de l'état du système 2.2 Solution de l'équation d'état 2.3 Calcul de la matrice de transition 2.4 Fonction de transfert et équation d'état 2.5 Système non linéaire, système variable dans le temps et système temporel discret Problème de pratique Annexe A: Préparation mathématique

3. Contrôlabilité et observabilité 3.1 Contrôlabilité 3.2 Observabilité 3.3 Conversion équivalente 3.4 Décomposition canonique 3.5 Système variable dans le temps Problème de pratique

4. Matrice de fonction de transfert et expression d'équation d'état 4.1 Matrice de la fonction de transfert 4.2 Problème de réalisation 4.3 Réalisation minimale 4.4 Algorithme de réalisation minimum Problème de pratique

5. Stabilité 5.1 Stabilité du système linéaire 5.2 Conditions stables de Full Bits 5.3 La théorie de la stabilité de Riapnov 5.4 Théorème de stabilité de Riapnov pour les systèmes linéaires 5.5 Stabilité et observabilité Problème de pratique Annexe B: Preuve des conditions de stabilité Flubitz

6. Arrangement polaire 6.1 Problème de placement polaire dû au retour d'état 6.2 Disposition des pôles d'un système d'entrée par retour d'état 6.3 Disposition polaire du système à entrées multiples par rétroaction d'état Problème de pratique

7. Observateur 7.1 Définition de l'observateur d'État 7.2 Observateur d'état de même dimension 7.3 Observateur d'état de dimension minimale 7.4 Observateur de fonction linéaire 7.5 Combinaison de la loi de rétroaction étatique et d'observateur Problème de pratique

8. Contrôle optimal 8.1 Problème de contrôle optimal 8.2 Méthode de planification dynamique 8.3 Régulateur optimal 8.4 Principe minimum Problème de pratique

9. H∞ contrôle optimal 9.1 Définition de la norme H∞ 9.2 Problème standard H∞ 9.3 Norme H∞ et équation algébrique de Ricatch 9.4 Résolution du problème de contrôle H∞ par retour d'état 9.5 Résolution du problème de contrôle H∞ avec retour de sortie Problème de pratique Annexe C: Théorème des petits gains et supplément 9.3, Preuve du théorème 9.2

Les références Résumé de l'exercice indice

Exercice d'ingénierie du contrôle du système

** Contenu du livre ** Comme son titre l'indique, ce livre contient des exercices d'ingénierie de contrôle. Vous pouvez apprendre à la fois le contrôle classique et le contrôle moderne. C'est une bonne idée de prendre ce livre après avoir appris les bases du contrôle dans «Introduction au contrôle de rétroaction» et «Introduction au contrôle de système linéaire».

** Impressions de tension watawata ** ―― Vous pouvez voir à quel point vous comprenez le contrôle dans les exercices. C'est une bonne idée de passer une journée à résoudre les exercices de ce livre du début à la fin. ―― Puisque le contrôle classique et le contrôle moderne sont traités ensemble, vous pouvez en apprendre beaucoup avec ce seul livre.

• Dans certains endroits, le programme MATLAB est en cours d'écriture.
• Très utile pour trouver des exemples de contrôle.

** Contenu de ce manuel ** [Contrôle classique de la partie I]

1. Préparations pour le contrôle classique 1.1 Complexe 1.2 Conversion de Laplace 1.2.1 Définition et propriétés de base de la transformation de Laplace 1.2.2 Conversion de Laplace des fonctions de base 1.3 Conversion de Laplace inverse 1.4 Fonctions pour le calcul numérique par MATLAB

2. Fonction de transmission et schéma fonctionnel 2.1 Représentation du système dynamique 2.2 Simplification du schéma fonctionnel

3. Réponse temporelle 3.1 Fonction de transmission et réponse temporelle 3.1.1 Réponse primaire 3.1.2 Réponse secondaire 3.1.3 Réponse en présence de systèmes d'ordre supérieur et de zéros 3.2 Discrimination de stabilité du système dynamique 3.2.1 Méthode de détermination de la stabilité de Raus 3.2.2 Méthode de détermination de la stabilité des bits complets

4. Caractéristiques du feedback 4.1 Caractéristiques de sensibilité et d'équilibre 4.2 Locus racine

5. Réponse en fréquence 5.1 Réponse en fréquence et fonction de transfert 5.2 Schéma de la carte

6. Stabilité du système de contrôle par rétroaction 6.1 Stabilité interne 6.2 Méthode de détermination de la stabilité de Nyquist 6.2.1 Concept de base et méthode de discrimination 6.2.2 Que faire s'il y a un pôle sur l'axe imaginaire 6.2.3 Méthode simplifiée de détermination de la stabilité de Nyquist 6.3 Marge de gain et marge de phase

7. Comment concevoir le système de contrôle de rétroaction 7.1 Conception du système de contrôle avec compensation PID 7.1.1 Compensation PI 7.1.2 Compensation PD 7.1.3 Compensation PID 7.2 Compensation du retard de phase 7.2.1 Compensation du retard de phase 7.2.2 Compensation du câble de phase 7.2.3 Compensation de retard d'avance de phase 7.3 Réponse de la valeur cible améliorée 7.3.1 Double compensation de rétroaction 7.3.2 Ajout de la compensation d'anticipation

[Partie II Contrôle moderne] 8. Représentation de l'espace d'état 8.1 Dérivation de la représentation de l'espace d'états et du diagramme 8.2 Transformation de coordonnées et connexion en série de la représentation d'espace d'états

9. Stabilité et temps de réponse 9.1 Stabilité de proximité 9.2 Réponse temporelle

10. Rétroaction de l'état et contrôlabilité 10.1 Rétroaction d'état 10.2 Contrôlabilité et stabilité

11. Observateur d'État et observabilité 11.1 Observateur d'État 11.2 Observabilité et détectabilité 11.3 Réduire la dimension de l'observateur d'État.

12. Contrôle LQG 12.1 Conception optimale du retour d'état 12.2 Conception optimale du contrôleur basé sur l'observateur

13. Contrôle LQI 13.1 Suppression des perturbations à valeur fixe et suivi des cibles à valeur fixe 13.2 Conception optimale du retour d'état avec comportement intégral.

14. Contrôle linéaire du système non linéaire 14.1 Exemple de modélisation d'un système non linéaire 14.2 Application du contrôle linéaire aux systèmes non linéaires

15. Problème de réalisation minimal 15.1 Problème de réalisation 15.2 Réalisation minimale

Réponses aux exercices

Théorie du contrôle moderne apprise grâce à des exercices

** Contenu du livre ** Ce livre est un livre où vous pouvez apprendre la théorie du contrôle moderne à travers des exercices. Il n'y a donc presque aucune preuve de la formule. Il n'y a pas de contrôle classique. Dans la partie conception du contrôleur, vous pouvez apprendre la disposition des pôles par la méthode Ackermann et la méthode d'Arimoto et Potter à travers des exercices.

** Impressions de tension watawata ** -Comparé à d'autres livres, il est rempli d'exercices de base. Il est important d'apprendre la théorie (du contenu concret au contenu abstrait) à travers des exercices, c'est donc utile dans ce sens. -Comparé à d'autres livres d'ingénierie de contrôle, ce livre est assez mince, donc je pense que vous pouvez vous sentir libre de vous impliquer. -Depuis qu'un examen de l'algèbre linéaire est inclus ici et là, vous pouvez apprendre à la fois l'ingénierie du contrôle et l'algèbre linéaire. -Il est intéressant que vous puissiez apprendre différentes méthodes de conception dans le contrôle moderne à travers des exercices. Dans d'autres livres, il existe de nombreux modèles qui sont peu ou pas introduits en premier lieu, mais ce livre est différent. De plus, il est bon d'adopter la comparaison de ces méthodes de conception comme un exercice. Il est également recommandé pour un apprentissage actif.

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 Décrire le système avec des équations d'état Chapitre 2 Réponse et stabilité du système Chapitre 3 Contrôlabilité Chapitre 4 Observabilité Chapitre 5 Méthode de placement polaire Chapitre 6 Régulateur optimal Chapitre 7 Méthode de pliage Chapitre 8 Système servo Chapitre 9 Observateur d'État

Le monde des livres lié au "contrôle avancé"

Dans cette section, je voudrais présenter des livres de contrôle plus avancés.

Contrôle robuste pratique

** Contenu du livre ** Comme son titre l'indique, ce livre est un livre où vous pouvez pratiquement apprendre un contrôle robuste. Tout d'abord, je vais expliquer brièvement le positionnement du contrôle robuste. Dans le domaine du contrôle, vous apprendrez d'abord le contrôle classique. Dans le contrôle classique, le contrôleur est déterminé par essais et erreurs sur la base de la réponse en fréquence du système comme le diagramme de la carte et le diagramme de Nyquist. Si l'ordre de l'objet contrôlé devient grand ou s'il devient un système à entrées / sorties multiples, il est difficile de le gérer par un contrôle classique, donc la théorie du contrôle moderne résout ces problèmes. Cependant, la théorie du contrôle moderne nécessite un modèle précis de l'objet contrôlé. Il existe une erreur de modèle entre l'objet contrôlé réel et le modèle, et un contrôleur conçu en fonction du modèle affecte négativement le résultat du contrôle. L'objet contrôlé peut devenir instable. Dans un contrôle robuste, l'objet contrôlé est exprimé sous la forme d'un modèle nominal (modèle approximatif) + erreur de modèle, et un contrôleur est conçu pour ces systèmes. Par conséquent, il peut être stabilisé même s'il y a une erreur de modèle. Ce livre explique le concept de contrôle robuste, la méthode d'expression des objets contrôlés avec des erreurs de modèle et le problème de la stabilisation robuste. Après cela, la procédure de conception réelle sera apprise par programmation à l'aide de MATLAB avec des exemples d'application réels. Il explique également les limites d'un contrôle robuste et la mise en œuvre de contrôleurs dans des machines réelles (contrôleurs numériques).

** Impressions de tension watawata ** «Je pense que vous pouvez apprendre la plupart des contrôles robustes avec ce livre. --Si vous voulez juste l'essayer, la programmation des commandes du chapitre 4 avec MATLAB est suffisante. Vous ne pouvez pratiquer qu'un contrôle robuste n'est puissant qu'au chapitre 4. --La partie théorie et pratique du contrôle robuste (programmation par MATLAB) est organisée de manière bien équilibrée, ce qui est exactement "un contrôle robuste pratique".

• Il est bon d'avoir un exemple de contrôle d'un disque dur. La tension Watawata pense que le scénario de contrôle robuste est un exemple bien compris.
• Puisque le programme MATLAB est inclus, je pense qu'il est facile à apprendre pour les débutants. De plus, l'exemple de code peut être téléchargé à partir de la page d'accueil de ce manuel. «Je pense qu'il y en a plus, mais je l'écrirai quand je le proposerai.

** Contenu de ce manuel **

1. Scénario de contrôle robuste 1.1 Qu'est-ce qu'un contrôle robuste? 1.2 Système de contrôle de rétroaction 1.3 Erreur de modélisation et robustesse 1.4 Types de perturbations et méthodes typiques de contrôle robuste 1.4.1 Perturbations structurelles et perturbations non structurelles 1.4.2 Contrôle H∞ et méthode de conception μ 1.5 Logiciel pour une conception robuste du système de contrôle Problème de pratique

2. Théorie du contrôle H∞ 2.1 Définition et formulation du problème 2.2 Usine généralisée 2.3 Problème de contrôle standard H∞ 2.4 Résolution du problème de contrôle H∞ Conception du contrôleur 2.5 H∞ par MATLAB Problème de pratique

3. Expression de l'incertitude et stabilisation de la robustesse 3.1 Perturbations multipliées et additives 3.1.1 Perturbation multilatérale 3.1.2 Perturbations additives 3.1.3 Estimation des perturbations multiplicatives et additives 3.2 Problème de stabilisation robuste 3.2.1 Théorème de petit gain 3.2.2 Stabilisation robuste contre les perturbations liées à la conduite 3.2.3 Stabilisation robuste contre les perturbations additives 3.2.4 Signification des conditions de stabilisation robustes Problème de pratique

4. Conception du système de contrôle H∞ 4.1 Problème de sensibilité de mélange 4.2 Exemple de conception pour un système de vibration à 2 degrés 4.2.1 Définition de l'objet contrôlé avec perturbation 4.2.2 Estimation de la perturbation du multiplicateur et de la fonction de poids 4.2.3 Poids pour la fonction de sensibilité et calcul du régulateur H∞ 4.2.4 Évaluation des caractéristiques de la boucle fermée 4.3 Correction du problème de sensibilité mixte 4.3.1 Problèmes et solutions au problème de sensibilité au mélange 4.3.2 Configuration généralisée de l'installation 4.4 2 Amélioration de la réponse de la valeur cible en contrôlant le degré de liberté Problème de pratique

5. Contrôle H∞ du disque dur 5.1 Cible de contrôle 5.2 Conçu en raison d'un problème de sensibilité mixte modifié 5.2.1 Conception I 5.2.2 Conception II (changement de WPS) 5.2.3 Conception III (changement de WT) 5.3 Conçu avec une marge de stabilité à l'esprit 5.3.1 Introduction 5.3.2 Marge stable et conditions du yen 5.3.3 Conception IV (exemple de conception) 5.4 Mise en œuvre du contrôleur 5.4.1 Solutions optimales et semi-optimales 5.4.2 Décentralisation des contrôles 5.4.3 Mise en œuvre du contrôle et réduction du montant de calcul Problème de pratique

6. Méthode de conception μ 6.1 Valeur singulière structurée μ 6.2 Représentation LFT des perturbations des paramètres 6.3 Stabilisation robuste contre les perturbations structurelles 6.4 Performances robustes et μ Conception 6,5 μ par itération D-K 6.6 Exemple de conception 6.6.1 Introduction 6.6.2 3 Problème de référence inertiel 6.6.3 Configuration du problème 6.6.4 Conception I (perturbation non structurelle + performances robustes) 6.6.5 Conception II (perturbation structurelle + performances robustes) 6.6.6 Conception III (perturbation structurelle réelle + performances robustes)

Annexe A. Bases du système linéaire A.1 Expression système A.1.1 Système linéaire invariant dans le temps A.1.2 Fonction de transfert A.1.3 Réalisation de l'espace d'états A.1.4 Relation entre la fonction de transfert et la réalisation de l'espace d'états A.2 Analyse du système A.2.1 Stabilité A.2.2 Contrôlabilité A.2.3 Observabilité A.2.4 Point zéro du système à entrées / sorties multiples A.3 Système de contrôle de rétroaction de base A.3.1 Pertinence du système de contrôle par rétroaction A.3.2 Stabilité interne

Annexe B. Conversion de fraction linéaire B.1 Préparation B.2 Conversion de fraction linéaire supérieure (UpperLFT) B.3 Conversion de fraction linéaire inférieure (lowLFT) B.4 Liberté d'expression LFT

Citation / Référence Réponses aux exercices Épilogue indice

Contrôle du système II

** Contenu du livre ** Ce livre explique principalement la théorie du contrôle moderne. Alors pourquoi ne pas entrer dans le monde des livres de théorie du contrôle moderne? En effet, il dispose de commandes avancées telles qu'un contrôle optimal et une stabilité robuste. D'autres livres traitant de la théorie moderne du contrôle ne couvrent pas ces sujets (tous n'ont pas été confirmés). Il est caractéristique que la preuve du théorème soit écrite avec soin.

** Impressions de tension watawata ** ――Il est intéressant de lire la partie Note de l'auteur. Vous pourriez être surpris. «L'histoire du contrôle optimal et de la stabilité robuste est assez enthousiaste, et je voudrais dire que le titre est trop résumé.

• Comme ce livre est de taille B5, il est plus grand que les autres livres. Cela signifie que le contenu est si substantiel. ――Je veux lire fermement la partie de contrôle optimale «J'ai été impressionné car je n'avais jamais vu un livre dans lequel coexistent contrôle robuste et contrôle optimal.

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 Introduction Chapitre 2 Équation d'état Chapitre 3 Contrôlabilité et observabilité Chapitre 4 Réalisation du système linéaire Chapitre 5 Stabilité Chapitre 6 Disposition des pôles Chapitre 7 Observateur Chapitre 8 Contrôle optimal Chapitre 9 Contrôle robuste Mise en œuvre du chapitre 10 Annexe: Opérations matricielles et vectorielles Résumé de l'exercice

Le monde des livres lié au "contrôle appris à partir d'exemples d'application pratiques"

Dans cette section, je voudrais vous présenter un livre qui présente des exemples d'application pratiques et vous permet d'apprendre l'ingénierie de contrôle à partir d'eux.

Ingénierie de contrôle apprise avec un pendule inversé

** Contenu du livre **

Comme le titre l'indique, vous pouvez apprendre l'ingénierie du contrôle en utilisant un exemple de pendule inversé. La raison pour laquelle nous nous sommes concentrés sur le pendule inversé parmi les nombreux exemples d'application pratiques est que, comme mentionné dans ce livre, il s'agit d'un système instable et l'efficacité du contrôle de rétroaction peut être confirmée. En outre, vous pouvez facilement créer une machine réelle. Le pendule inversé est également un excellent sujet pour appliquer un contrôle classique et un contrôle moderne. Dans le contenu de ce livre, les pièces mécaniques, capteurs, amplificateurs, etc. nécessaires à la construction d'un pendule inversé sont d'abord introduits, et vous pouvez voir de quel type de configuration il s'agit. À partir de là, tout est question de contrôle. Dans la partie contrôle, vous pouvez apprendre le contrôle PID, le contrôle moderne, la modélisation et l'identification des paramètres dans les bases. Vous pouvez également en savoir plus sur la dispersion requise lors de la mise en œuvre de la loi de contrôle conçue sur un ordinateur. Dans l'édition avancée, de la conception du système de contrôle avancé utilisant l'inégalité de matrice linéaire (LMI), le contrôle de la valeur de l'échantillon qui contrôle le système de temps continu avec des contrôleurs discrets, et enfin la stabilité du basculement inversé du pendule. Vous pouvez apprendre le contrôle non linéaire qui active le contrôle de conversion.

** Impressions de tension watawata **

――Ce livre est recommandé aux personnes qui souhaitent contrôler le pendule inversé. Pendule inversé du début à la fin Si vous avez un pendule inversé et souhaitez quand même déplacer le pendule inversé, vous devriez acheter ce livre. ―― Depuis que j'écris de la modélisation du pendule inversé (y compris l'approximation linéaire) à l'identification et au contrôle des paramètres, vous pouvez apprendre toutes les étapes de la conception du système de contrôle. ――Il est très utile de pouvoir apprendre des contrôles avancés tels que l'inégalité de matrice linéaire, le contrôle de valeur d'échantillon et le contrôle non linéaire dans ce livre. De plus, le fait que l'explication est facile à comprendre est également merveilleux. Aucun livre (peut-être) n'introduit les trois commandes ci-dessus en même temps. «Je pense que ce livre est recommandé pour ceux qui veulent apprendre les bases de l'inégalité des matrices linéaires. Livres traitant du contrôle de l'inégalité de matrice linéaire de 1 à 10 (par exemple, Contrôle du système par LMI et [Conception du système de contrôle par l'approche de l'inégalité de la matrice] ](Https://www.coronasha.co.jp/np/isbn/9784339033236/)), mais pour le moment, ce livre est bon si vous l'utilisez avec une sensation de légèreté.

• Le contenu du contrôle moderne est abondant et bien expliqué, mais en ce qui concerne le contrôle classique, le contrôle de rétroaction, le schéma fonctionnel et l'analyse du système de contrôle ne sont pas expliqués, et soudain le contrôle PID n'est pas expliqué. Il est inclus à partir de l'explication de. Si vous avez des questions sur le contrôle classique, nous vous recommandons d'apprendre les bases avec l'introduction au contrôle de rétroaction mentionnée ci-dessus, puis d'apprendre la partie contrôle classique de ce livre. --Le programme MATLAB / SIMULINK a été téléchargé sur la page de support de ce manuel, et la matrice linéaire Vous pouvez également télécharger le logiciel requis pour utiliser l'inégalité à partir de cette page de support. Il est merveilleux que le soutien soit également substantiel de cette manière. ――La base de ce livre est également un article de commentaire du Journal of the System Control Information Society. Donc, je pense que c'est amusant de lire ces articles. «Je pense qu'il y a peu de sites qui expliquent la partie de l'inégalité de la matrice linéaire, donc je voudrais publier à nouveau un article sur qiita.

** Contenu de ce manuel **

Principes de base de la partie I Chapitre 1 Aperçu du pendule inversé et déroulement de la conception du système de commande Chapitre 2 Contrôle PID de la position du chariot Chapitre 3 Modélisation et identification des paramètres basées sur la loi de la physicalité Chapitre 4 Représentation et stabilité de l'espace de l'état du système Chapitre 5 Contrôlabilité et retour d'état Chapitre 6 Principes du modèle interne et systèmes d'asservissement Chapitre 7 Observabilité et observateurs Chapitre 8 Implémentation du contrôleur - Dispersion

Développement de la partie II Chapitre 1 LMI et contrôle Chapitre 2 Commande numérique Chapitre 3 Contrôle non linéaire

Contrôle facile à comprendre

** Contenu du livre ** Ce livre se concentre sur le contrôle classique. En outre, la raison pour laquelle la classification n'est pas un contrôle classique mais un exemple d'application pratique est que l'exemple d'application pratique est toujours utilisé pour expliquer le contrôle. Par conséquent, il existe peu de formules mathématiques et, à la place, le contrôle est expliqué avec des phrases, des figures et des tableaux. Recommandé comme matériel de lecture.

** Impressions de tension watawata ** ――Il est merveilleux que la procédure de conception du système de contrôle soit expliquée avec soin à l'aide de tableaux et de figures. Dans de nombreux autres livres, le texte est bâclé. ――La variété des exemples d'application pratiques décrits dans l'introduction est abondante et intéressante. ――Chaque appareil est expliqué en relation avec des exemples d'application réels, il est donc facile à imaginer.

• Puisqu'il existe un certain nombre de formules, la partie théorique doit être traitée dans d'autres livres.

** Contenu de ce manuel ** Chapitre 1 Quels sont quelques exemples de contrôle? Chapitre 2 Quels sont les termes de contrôle? Chapitre 3 Qu'est-ce qu'une fonction de transmission (fonction de transmission de fréquence)? Chapitre 4 Comment les spécifications de contrôle peuvent-elles être satisfaites? Chapitre 5 Quelle est la procédure pour créer un système de contrôle par rétroaction? Chapitre 6 Qu'est-ce que la conversion de Laplace et la réponse transitoire? Chapitre 7 Qu'est-ce que la modélisation? Chapitre 8 Qu'est-ce que le contrôle avancé?

Postscript